GPS (Global Positioning System) Wagner Miranda de Paula Alessandro de Mello Carvalho Flavio Alves de Lima Franco Rafael Geraldo de Paula

GPS - Introdução O sistema de posicionamento global, popularmente conhecido por GPS é um sistema de radionavegação por satélites. Foi desenvolvido nos anos 70 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América baseado em satélites artificiais NAVSTAR – GPS ¹ Fornece posicionamento confiável, navegação e serviços de tempo para usuários do mundo inteiro em uma base contínua em todo o tempo, dia e noite, em qualquer lugar da superfície da Terra. 1 - Navigation System u 1 - Navigation System using Time and Ranging - Global Positioning System

GPS – Introdução Interesses civis e comerciais trouxeram ao GPS um uso mais amplo, tendo hoje um vasto conjunto de aplicações: Navegação Mapeamento Localização Emergência Aviação Esse sistema utiliza 24 satélites para a cobertura global.

Número de satélites para posicionamento 3D

Estrutura GPS O sistema GPS é composto por três segmentos: o segmento espacial: constelação de satélites o segmento de controle: estações terrestres responsáveis pela operação do sistema segmento do usuário: comunidade usuária, receptores e softwares de posição

Segmento Espacial Segmento de Controle Segmento Usuário 24 satélites (6 órbitas com 4 satélites cada) Altitude de 20.200 km 55o Inclinação com linha Equador Percorrem toda a órbita a cada 12hs 5 Estações terrestres enviam correções de tempo e órbita Monitoram a performance do sistema Rastream satélites para a determinação de órbitas Segmento Espacial Recebem e convertem os sinais do satélite Selecionam o satélite para uso Computam as dimensões x, y e z Segmento de Controle Segmento Usuário

Quando o GPS recebe um sinal Ele compara esse sinal com todos os códigos conhecidos (atualmente existem 37). O receptor determina em que satélite está. Ele decodifica a informação de tempo, multiplica pela velocidade da luz para encontrar o raio da esfera. Uma vez que tenha feito isso por 3 satélites, pode determinar o local

FUNCIONAMENTO Triangulação; Distância; Relógio; Posicionamento; Coordenadas; Erros

TRIANGULAÇÃO Três Satélites Medidas de distância *Tempo de Viagem de sinais de rádio freqüência dão as medidas de distância.

ILUSTRAÇÃO

Distância = Velocidade x Tempo MEDIDA DE DISTÂNCIA Distância = Velocidade x Tempo Velocidade de propagação do sinal eletromagnético; Tempo de viagem do sinal

Localização dos satélites RELÓGIO Sincronização Localização dos satélites * Satélites equipados com relógios de alta precisão “atomic clocks”

Latitude – Longitude – Altitude POSICIONAMENTO Latitude – Longitude – Altitude Latitude: Linha do Equador Longitude: Meridiano de Greenwich Altitude: Nível do Mar

POSICIONAMENTO LATITUDE – LONGITUDE – ALTITUDE  SISTEMA DE COORDENADAS = POSICIONAMENTO PRECISO

POSICIONAMENTO

GPS - Componentes

Como os sinais GPS enviam toda essa informação? Eles usam códigos! Códigos Binários. Cada satélite tem um código diferente.

ERRO EM METROS Erro GPS Standard Relógio de satélite 1,5 Erros de órbita 2,5 Ionosfera 5 Troposfera 0,5 Ruído no receptor 0,3 Multi caminhos 0,6 Satélites Visíveis 30 EXATIDÃO Horizontal 50 Vertical 78 3D 93

Fontes de erros 95% devido ao hardware, ambiente e atmosfera. A Troposfera provoca atrasos no código da transportadora Erros devido ao multipercurso Ruído de recepção Distribuição de potencial gravitacional. A Terra não é uma esfera perfeita Outros corpos celestes atraem o satélite Não há um vácuo perfeito na atmosfera da Terra Efeitos da radiação solar (a maior fonte de erros desconhecidos)

Erros de Geometria Pobre GDOP (Diluição Geométrica de Precisão) Quando os ângulos do receptor para a SVS utilizadas são semelhantes Bom GDOP Quando os ângulos são diferentes

DGPS Differential Global Positioning System (DGPS) é um aprimoramento para Sistema de Posicionamento Global. Utiliza uma rede de estações de referência baseados em terra para transmitir a diferença entre as posições indicadas pelos sistemas de satélite e as posições fixas e conhecidas

Uso do GPS Para o estudo das placas tectônicas, vulcões e terremotos   Pesquisadores usam o GPS para uma parcela crescente de seu trabalho GPS é popular entre os caminhantes, os caçadores, trenós motorizados, ciclistas e motoristas.

OUTRAS INFORMAÇÕES Altitude dos Satélites = 19000Km Velocidade = 11200Km/h 5 Estações Terrestres de Controle

FIM!